[发明专利]一种负极极片及其制备方法、电池和用电装置

说明书

本申请公开一种负极极片及其制备方法、电池和用电装置。制备方法包括：将金属氢氧化物、尿素和去离子水混合得到碱性溶液；将壳膜组织加入碱性溶液中，混合得到保护层溶液；将保护层溶液涂覆于锌负极的至少一表面，烘干并洗涤后得到负极极片。本申请通过在锌负极表面涂覆保护层，从而对锌负极进行改性，达到抑制枝晶生长、稳定电池循环、提升电池性能的目的。

技术领域

本申请涉及新能源技术领域，具体涉及一种负极极片及其制备方法、电池和用电装置。

背景技术

水性锌离子电池得益于锌金属的丰富储量和水性电解质的高安全性，已成为储能最具吸引力的候选电池之一。其中锌基电池与其他金属负极相比，锌具有更高的理论容量和最低的氧化还原电位。但是作为负极的锌电极在不断的溶解/沉积过程中极易形成枝晶，并且随着循环次数增加，沉积的锌会选择性生长于枝晶处，最终导致刺穿隔膜造成短路或者剥落失活，大大降低循环寿命，严重制约了锌离子电池的进一步发展，因此锌负极的优化对提升锌离子电池性能具有重要意义。

目前，为了解决这个问题已做出了许多改进。例如，添加电解质添加剂(十二烷基硫酸钠(SDS)，聚乙二醇，磷酸乙酯(TEP)，十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，硫脲和聚丙烯酰胺(PAM))已被证明对提高锌负极的稳定性具有积极作用。此外，已证明在锌负极上涂上保护层是一种有效的措施。例如涂覆具有纳米孔的碳酸钙涂料形成的涂层、在锌片表面沉积片层状的氧化石墨烯层、通过原子层沉积法在锌片表面沉积TiO₂涂层等，这些保护层在一定程度上降低了枝晶选择性生长的可能性。

然而，电解质添加剂是以牺牲水性锌离子电池的低成本和安全性的内在优势作为代价，而在锌负极上形成保护层的其中一些方法比如原子层沉积过于昂贵和精确，并不能够应用于大规模工业生产。

发明内容

本申请提供一种负极极片及其制备方法、电池和用电装置，改善了目前锌负极易形成枝晶的问题。

根据本申请第一方面提供的负极极片的制备方法，包括：

将金属氢氧化物、尿素和去离子水混合得到碱性溶液；

将壳膜组织加入碱性溶液中，混合得到保护层溶液；

将保护层溶液涂覆于锌负极的至少一表面，烘干并洗涤后得到负极极片。

可选的，在本申请的其它实施例中，壳膜组织包括来源于蛋壳的壳膜组织。

可选的，在本申请的其它实施例中，金属氢氧化物包括氢氧化钠、氢氧化锂、氢氧化锰、氢氧化钙、氢氧化铁或氢氧化钾中的至少一种。

可选的，在本申请的其它实施例中，金属氢氧化物、尿素和去离子水的质量比为(10～16)：(6～8)：(76～84)。

可选的，在本申请的其它实施例中，金属氢氧化物包括第一金属氢氧化物和第二金属氢氧化物，第一金属氢氧化物和第二金属氢氧化物包括氢氧化钠、氢氧化锂、氢氧化锰、氢氧化钙、氢氧化铁或氢氧化钾中的任意两种，第一金属氢氧化物、第二金属氢氧化物、尿素和去离子水的质量比为(5～8)：(5～8)：(6～8)：(76～84)。

可选的，在本申请的其它实施例中，壳膜组织与碱性溶液的质量百分比为3％wt～12％wt。

可选的，在本申请的其它实施例中，负极极片的制备方法还包括：在得到保护层溶液后，将保护层溶液冻存，解冻并去除液体上部的气泡。

根据本申请第二方面提供的负极极片，负极极片采用上述的制备方法制备，负极极片包括锌负极及设置于锌负极的至少一表面上的保护层。

可选的，在本申请的其它实施例中，保护层具有极性肽链，保护层的厚度为5μm～20μm。

根据本申请第三方面提供的电池，包括上述的负极极片或上述的制备方法所制得的负极极片。